JPS62190725A - Alignment system by means of double diffraction grating - Google Patents

Alignment system by means of double diffraction grating

Info

Publication number
JPS62190725A
JPS62190725A JP61032378A JP3237886A JPS62190725A JP S62190725 A JPS62190725 A JP S62190725A JP 61032378 A JP61032378 A JP 61032378A JP 3237886 A JP3237886 A JP 3237886A JP S62190725 A JPS62190725 A JP S62190725A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffraction grating
mask
wafer
light
diffraction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP61032378A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH038097B2 (en
Inventor
Hiroshi Uehara
洋 上原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP61032378A priority Critical patent/JPS62190725A/en
Publication of JPS62190725A publication Critical patent/JPS62190725A/en
Publication of JPH038097B2 publication Critical patent/JPH038097B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To enhance the detecting accuracy of an alignment system by forming diffraction gratings of the same phase at the same pitch on a mask and a wafer, introducing coherent light or metamonochromatic light to the gratings, adding the same diffracted lights of the same order as the reflected lights generated from the grating groups of sets, and adjusting the gap between the mask and the wafer and aligning them by the variation in the added value. CONSTITUTION:The pitch of diffraction gratings 104 is the same as that of diffraction gratings 105 of a wafer 102. A laser light from a laser emitting unit 106 is reflected by a beam splitter 107, and incident from above a mask 101 perpendicularly. Then, positively reflected light (0 order light) 108 passes the beam splitter 107 to be detected by a detector 109. The primary diffracted light 110 and + primarily diffracted light 111 are detected by detectors 112, 113. The outputs of the detectors 109, 112, 113 are added by an adder 114, and used as an alignment signal. Since the output waveform W2 of the detector 112 is added with the output waveform W1 of the detector 109 even if it is varied due to a gap (g), the influence of the gap (g) to the waveform W3 of the added result is alleviated.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体等の焼付は装置において二重回折格子
によりウェハ上のパターンとマスクパターンの位置合わ
せを行う方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for aligning a pattern on a wafer and a mask pattern using a double diffraction grating in a printing apparatus for semiconductors and the like.

(従来の技術) 従来から、半導体等の焼付は装置において二重回折格子
を用いてウェハ上のパターンとマスクパターン間のギャ
ップ調整や位置合わせを行う方式%式% このような従来公知の位置合せ方式としては、例えば特
開昭80−77423@公報および特開昭56−122
128号公報に記載された位置合わせ方式がある。
(Prior art) Traditionally, semiconductors, etc. have been printed using a system in which a double diffraction grating is used in an apparatus to adjust the gap and position between the pattern on the wafer and the mask pattern. As a combination method, for example, JP-A-80-77423@publication and JP-A-56-122
There is an alignment method described in Japanese Patent No. 128.

特開昭80−774238公報に記載された位置合わせ
方式は、コヒーレント光もしくは単色光をマスク上に設
けた第1の回折格子とウェハ上に設けた第2の回折格子
に垂直に入射させ、入射光に対して対称的な方向に回折
された全ての同次数の回折光強度を加算処理し、この加
算強度の変化によってマスクとウェハ間のギャップおよ
び相対変位を検出し位置合せする方式である。
The alignment method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 80-774238 is such that coherent light or monochromatic light is perpendicularly incident on a first diffraction grating provided on a mask and a second diffraction grating provided on a wafer. This is a method in which the intensities of all the diffracted lights of the same order that are diffracted in directions symmetrical to the light are added, and the gap and relative displacement between the mask and the wafer are detected and aligned based on changes in the added intensities.

以下第8図および第9図を参照してこの方式を説明する
This method will be explained below with reference to FIGS. 8 and 9.

第8図において、符号1はウェハ、2はウェハに設けた
回折格子、3はマスク、4はマスク3に設けた回折格子
、5はレーザ光源、6.7は検出器、8は加算器、9は
マスク微調ステージ、1〇はウェハ微調ステージである
In FIG. 8, reference numeral 1 is a wafer, 2 is a diffraction grating provided on the wafer, 3 is a mask, 4 is a diffraction grating provided on the mask 3, 5 is a laser light source, 6.7 is a detector, 8 is an adder, 9 is a mask fine adjustment stage, and 10 is a wafer fine adjustment stage.

この構成において、レーザ光源5から発したコヒーレン
ト光は、マスク3上の回折格子4に入射する。マスク3
の回折格子4によって回折した光は、微調ステージ10
上に保持されたウェハ1の回折格子2で反射し、再度マ
スク3上の回折格子4を通過する。これらウェハ1およ
びマスク3の回折格子2.4で回折した光のうち、+1
次と一1次の回折光のみを検出器6.7で受け、その光
強度を電気信号に変換する。
In this configuration, coherent light emitted from the laser light source 5 enters the diffraction grating 4 on the mask 3. mask 3
The light diffracted by the diffraction grating 4 is transmitted to the fine adjustment stage 10.
It is reflected by the diffraction grating 2 of the wafer 1 held above and passes through the diffraction grating 4 on the mask 3 again. Of the light diffracted by the diffraction grating 2.4 of these wafer 1 and mask 3, +1
A detector 6.7 receives only the second and eleventh-order diffracted lights, and converts the light intensity into an electrical signal.

次に加算器8で+1次の回折光強度T++と一1次の回
折光強度I−+を加算し、ΣI−1++ +I−+を求
める。
Next, the adder 8 adds the +1st-order diffracted light intensity T++ and the 11th-order diffracted light intensity I-+ to obtain ΣI-1++ +I-+.

この加算強度ΣIのギャップZに対する変化は、第9図
に示すように、P2/λごとにピークを持つ信号と、マ
スク3の裏面すなわち回折格子4を設けた面における反
射の影響で生ずるλ/2を周期とする信号とが重畳した
信号として示される。
As shown in FIG. 9, the change in the added intensity ΣI with respect to the gap Z is caused by a signal having a peak at each P2/λ and the influence of reflection on the back surface of the mask 3, that is, the surface on which the diffraction grating 4 is provided. It is shown as a signal in which a signal having a period of 2 is superimposed.

P2/λ、2P2/λ、・・・でピークをもつ信号は、
マスク裏面での反射を零とした理想条件下で得られるも
のであり、この信号をλ/2で変化する信号を積分器等
によって処理することにより、その包絡線として得るこ
とができる。したがって、この包絡線を監視しながらそ
の最大値にギャップZを調整することによってP2/λ
、2P2/λ、・・・のギャップ値に設定することがで
きる。
A signal with a peak at P2/λ, 2P2/λ,...
This signal is obtained under ideal conditions with zero reflection on the back surface of the mask, and by processing this signal, which changes at λ/2, using an integrator or the like, the envelope can be obtained. Therefore, by adjusting the gap Z to its maximum value while monitoring this envelope, P2/λ
, 2P2/λ, . . .

したがってこの位置合わせ方式では、またレジストの影
響を受けず、またギャップの影響を受けない利点がある
Therefore, this alignment method has the advantage of not being affected by the resist or by the gap.

また特開昭56−122128号公報には、ウェハ上と
マスク上に形成された位置合わせ用のパターンのうち一
方のパターンをあらかじめ定められたピッチとし、他方
のパターンを同一のピッチで繰り返される約半数の第1
のパターンの組と、この第1のパターンのピッチと17
2ピッチだけ位相をずらし、かつピッチ間隔を第1のパ
ターンと同一とした第2のパターンの組とから構成する
ことにより、“0″電位による位置合わせを可能にした
ものである。
Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 56-122128 discloses that one of the alignment patterns formed on the wafer and the mask has a predetermined pitch, and the other pattern has a pattern that is repeated at the same pitch. first of half
a set of patterns, a pitch of this first pattern, and 17
By comprising a second pattern set with a phase shift of two pitches and a second pattern having the same pitch interval as the first pattern, alignment using a "0" potential is possible.

この方式を第10図ないし第12図を参照して説明する
This method will be explained with reference to FIGS. 10 to 12.

第10図において、符号11はパターン投影用のレンズ
、12はマスク、13はウェハ、14.15.16はパ
ターン焼き付は用の光の方向を示す。また17はレーザ
光源であり、18は発射されたレーザ光の軌跡、19は
このレーザ光の正反射した軌跡、20はウェハ上のパタ
ーンで乱反射した光の軌跡、21はウェハ上のパターン
がレンズ11を通してマスク12に投影する光の軌跡で
ある。 この構成において、ウェハ13上の位置合わせ
用のパターンはレーザ光源17からのレーザ光で照射さ
れ検出器22Aおよび22Bで光の強さが検出される。
In FIG. 10, reference numeral 11 indicates a lens for pattern projection, 12 a mask, 13 a wafer, and 14, 15, and 16 the directions of light for pattern printing. 17 is a laser light source, 18 is a locus of the emitted laser beam, 19 is a specularly reflected locus of this laser beam, 20 is a locus of diffusely reflected light from a pattern on a wafer, and 21 is a pattern on a wafer that is a lens. 11 and projected onto the mask 12. In this configuration, the alignment pattern on the wafer 13 is irradiated with laser light from the laser light source 17, and the intensity of the light is detected by the detectors 22A and 22B.

第10図では1個しか示していないが、実際にはパター
ンに沿って2個配置されている。
Although only one is shown in FIG. 10, two are actually arranged along the pattern.

第11図はウェハ上に形成された位置合わせ用のパター
ンの一例を示すもので、23がマスク上のパターン、2
4がウェハ上のパターンであってこれらのパターンの間
隔は同一とされている。なおマスク上のパターン23と
ウェハ上のパターン24とは逆であっても差支えない。
FIG. 11 shows an example of alignment patterns formed on a wafer, in which 23 is a pattern on a mask, 2
4 is a pattern on the wafer, and the intervals between these patterns are the same. Note that the pattern 23 on the mask and the pattern 24 on the wafer may be reversed.

図中25は反射部分、26は非反射部分である。マスク
上のパターン23の部分には27.28で示す多数の光
を通過させる窓と非透過部分とが同一間隔で、かつA、
Bの部分で1/2ピッチ位相をずらせて形成されている
。そして、ウェハ13上のパターン24の反射部分25
から発した光は、マスク上の窓27または28を通って
、窓27を通った光は検出器22Aに、窓28を通った
光は検出器22Bに検出されるようになっている。
In the figure, 25 is a reflective portion, and 26 is a non-reflective portion. In the pattern 23 part on the mask, there are windows 27 and 28 that allow a large number of light to pass through and non-transparent parts at the same intervals, and A,
They are formed with a 1/2 pitch phase shift in the portion B. Then, the reflective portion 25 of the pattern 24 on the wafer 13
The light emitted from the mask passes through a window 27 or 28 on the mask, and the light passing through the window 27 is detected by the detector 22A, and the light passing through the window 28 is detected by the detector 22B.

第11図の状態では、ウェハ上のパターンとマスク上の
パターンとがAの範囲においては完全にあい、Bの部分
では完全にずれているため、検出器22Aの出力は最大
となり、検出器22Bの出力は最低となる。次にウェハ
を矢印Xの方向に動かしていくと、Aの範囲では窓27
と反射部分25の重なりが徐々に減少していくため、検
出器22Aの出力は徐々に減少していき、Bの範囲では
窓28と反射部分25の重なりが徐々に増加していくた
め、検出器22Bの出力は徐々に増加していく。そして
ウェハが矢印X方向に172ピッチだけ動いたときに、
検出器22A、22Bの出力は完全に逆転し、1ピッチ
動くと上記の関係は元に戻る。
In the state shown in FIG. 11, the pattern on the wafer and the pattern on the mask perfectly match in the range A and completely deviate from each other in the range B, so the output of the detector 22A is maximum, and the output of the detector 22B is the maximum. has the lowest output. Next, as the wafer is moved in the direction of arrow
Since the overlap between the window 28 and the reflection part 25 gradually decreases, the output of the detector 22A gradually decreases, and in the range B, the overlap between the window 28 and the reflection part 25 gradually increases, so the detection The output of the device 22B gradually increases. When the wafer moves by 172 pitches in the direction of arrow X,
The outputs of the detectors 22A, 22B are completely reversed, and the above relationship is restored after one pitch movement.

第12図(a)は上記の検出器22A、22Bの出力電
圧と矢印X方向へのウェハの移動量の関係を示したもの
であり、横軸がウェハの移動量を示し、縦軸は検出器の
出力電圧を示す。図中W1が検出器子22Aの出力電圧
を示し、W2が検出器22Bの出力電圧を示している。
FIG. 12(a) shows the relationship between the output voltages of the detectors 22A and 22B and the amount of wafer movement in the direction of arrow X, where the horizontal axis shows the amount of wafer movement and the vertical axis shows the amount of wafer movement. Indicates the output voltage of the device. In the figure, W1 indicates the output voltage of the detector element 22A, and W2 indicates the output voltage of the detector 22B.

同図において、aおよびbで示す点は、ウェハとマスク
が第11図の位置関係にあるときのもので、ウェハが第
11図の矢印X方向へ移動するにつれて、検出器の出力
電圧は第12図(a)の矢印Xで示す方向に変っていく
。Cの点は、ウェハが1/2ピッチだけ動いたときの各
検出器の出力電圧である。
In the figure, points a and b are when the wafer and mask are in the positional relationship shown in FIG. 11, and as the wafer moves in the direction of arrow X in FIG. It changes in the direction shown by arrow X in Fig. 12(a). Point C is the output voltage of each detector when the wafer moves by 1/2 pitch.

次に第12図(b)のW3で示すカーブは、検出器22
Aの出力電圧と検出器22Bの出力電圧を減算器で減算
処理したカーブである。同図から明らかなように、この
カーブはOを中心として正負に振れるものとなる。ここ
でnで示す点は検出器22Aと228の出力電圧が等し
いとき、すなわちウェハがX方向に172ピッチだけ動
いたときのものである。
Next, the curve indicated by W3 in FIG.
This is a curve obtained by subtracting the output voltage of A and the output voltage of the detector 22B using a subtracter. As is clear from the figure, this curve swings positive and negative around O. Here, the point indicated by n is the point when the output voltages of the detectors 22A and 228 are equal, that is, when the wafer has moved by 172 pitches in the X direction.

したがってこの状態を位置合わせのできた状態としてお
けば、第12図(b)の“0゛′電位を参照してマスク
とウェハの位置合わせを行うことができる。
Therefore, if this state is set as a state in which alignment has been achieved, the mask and wafer can be aligned with reference to the "0" potential shown in FIG. 12(b).

ところで一般にウェハ上の反射部は位置によって反射率
に若干の差があり、またパターン配列方向と直角の方向
へのずれも考えられ、ざらにレーザ光源も時間とともに
光量が変、化することが考えられるが、こ方式ではAの
部分とBの部分とは互いの変化分が相殺されるのでS/
N比が良く、物体および入射光の変化の影響を受けない
という利点がある。またこの方法は反射光のみを利用す
るのでマスクとウェハ間のギャップの影響を受けないと
いう利点もある。
By the way, in general, there is a slight difference in reflectance depending on the position of the reflective part on the wafer, and it is also possible that there is a deviation in the direction perpendicular to the pattern arrangement direction, and the light intensity of the laser light source also changes over time. However, in this method, the changes in part A and part B cancel each other out, so S/
It has the advantage of having a good N ratio and being unaffected by changes in the object and incident light. This method also has the advantage of not being affected by the gap between the mask and the wafer because it uses only reflected light.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、特開昭60−77423号公報に記載さ
れた位置合わせ方式は、検出信号のS/N比が悪く、物
体および入射光の強弱の変化の影響を受は易く、さらに
ギャップの調整が±1μ而以面にない場合、信号の検出
レベルが極端に悪くなり位置合わせが難しくなるという
難点がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the alignment method described in JP-A-60-77423 has a poor S/N ratio of the detection signal, and is sensitive to changes in the intensity of the object and incident light. However, if the gap is not adjusted to more than ±1 μm, the signal detection level becomes extremely poor and positioning becomes difficult.

また特開昭56−122128号公報に記載された位置
合わせ方式は、検出精度が±0.02〜±0.03μm
とそれほど良くはなく、またレジストの影響を受けやす
いという欠点があり、さらにギャップの検出ができない
という難点もある。
Furthermore, the positioning method described in JP-A-56-122128 has a detection accuracy of ±0.02 to ±0.03 μm.
This method is not very good, and has the drawback of being easily affected by the resist, and also has the drawback of not being able to detect gaps.

本発明は、このような従来の難点を解消すべくなされた
もので、上述した各位置合せ方式の欠点がそれぞれ他方
の長所となっている点を利用して、両者の組合せにより
従来の欠点のない位置合わせ方式を提供することを目的
とする。
The present invention has been made to solve these conventional drawbacks, and takes advantage of the fact that each of the above-mentioned drawbacks of each alignment method is an advantage of the other, and by combining the two methods, the drawbacks of the prior art can be overcome. The purpose is to provide an alignment method that does not require

(問題点を解決するための手段) 本発明の位置合わせ方式は、次の各方式を含んでいる。(Means for solving problems) The alignment method of the present invention includes the following methods.

(イ)マスクとウェハ上に同一ピッチで同一位相の回折
格子を形成し、これらの回折格子にコヒー−12= レフト光もしくは準単色光を入射し前記各相の回折格子
群によって生じた反射光と同次数の回折光とを加算処理
し、この加等値の変化によってマスクとウェハ間のギャ
ップ調整および位置合わせを行う方式。
(b) Diffraction gratings with the same pitch and the same phase are formed on the mask and the wafer, and cohesive 12 = left light or quasi-monochromatic light is incident on these diffraction gratings, and the reflected light generated by the group of diffraction gratings of each phase is reflected. A method in which the difference between the mask and the wafer is adjusted and the gap between the mask and the wafer is adjusted based on changes in the addition value.

(ロ)マスクとウェハのいずれか一方の上にあらかじめ
定められたピッチの回折格子を形成し、他方の上に同一
のピッチで繰り返される第1の回折格子群と、この第1
の回折格子群のピッチとほぼ1/2ピッチだけ位相をず
らし、かつピッチ間隔を第1の回折格子群と同一とした
第2の回折格子群とから構成された回折格子を形成し、
一方の回折格子と他方の各回折格子群からなる各組にコ
ヒーレント光もしくは準単色光を入射し各回折格子の組
で生じた同次数の回折光をそれぞれの組単位に加算処理
し、さらに前記回折光の加算処理した結果の各組の差を
求めてマスクとウェハ間のギャップ調整および位置合わ
せを行う方式。
(b) A diffraction grating with a predetermined pitch is formed on either the mask or the wafer, and a first diffraction grating group that is repeated at the same pitch on the other;
forming a diffraction grating composed of a second diffraction grating group whose phase is shifted by approximately 1/2 pitch from the pitch of the diffraction grating group and whose pitch interval is the same as that of the first diffraction grating group;
Coherent light or quasi-monochromatic light is incident on each set consisting of one diffraction grating and each diffraction grating group on the other side, and the diffracted lights of the same order generated in each set of diffraction gratings are added for each set, and then A method that adjusts the gap and aligns the mask and wafer by determining the difference between each set of results of addition processing of diffracted light.

(ハ)マスクとウェハのいずれか一方の上にあらかじめ
定められたピッチの回折格子を形成し、他 13一 方の上に同一のピッチで繰り返される第1の回折格子群
と、この第1の回折格子群のピッチとほぼ1/2ピッチ
だけ位相をずらし、かつピッチ間隔を第1の回折格子群
と同一とした第2の回折格子群とから構成された回折格
子を形成し、一方の回折格子と他方の各回折格子群から
なる各組にコヒーレント光もしくは準単色光を入射し各
回折格子の組で生じた反射光と同次数の回折光をそれぞ
れの組単位に加算処理し、さらに前記反射光と回折光の
加算処理した結果の各組の差を求めてマスクとウェハ間
のギャップ調整および位置合わせを行う方式。
(c) A diffraction grating with a predetermined pitch is formed on either the mask or the wafer, and a first diffraction grating group repeated at the same pitch is formed on the other one, and this first diffraction A second diffraction grating group whose phase is shifted by approximately 1/2 pitch from the pitch of the grating group and whose pitch interval is the same as that of the first diffraction grating group is formed, and one diffraction grating Coherent light or quasi-monochromatic light is incident on each group of diffraction gratings, and the diffracted light of the same order as the reflected light generated by each group of diffraction gratings is added for each group, and then the reflected light is A method that adjusts the gap and aligns the mask and wafer by calculating the difference between each set of results of addition processing of light and diffracted light.

(ニ)マスクとウェハのいずれか一方の上にあらかじめ
定められたピッチの回折格子を形成し、他方の上に同一
のピッチで繰り返される第1の回折格子群と、この第1
の回折格子群のピッチとばぼ1/2ピッチだけ位相をず
らし、かつピッチ間隔を第1の回折格子群と同一とした
第2の回折格子群とから構成された回折格子を形成し、
一方の回折格子と他方の各回折格子群からなる各組にコ
ヒーレフト光もしくは準単色光を入射し各回折格子の組
で生じた同次数の回折光をそれぞれの相単位に加算処理
し、ざらに反射光の各組の差と前記回折光の加算処理し
た結果の各組の差を求めてマスクとウェハ間のギャップ
調整および位置合わせを行う方式。
(d) forming a diffraction grating with a predetermined pitch on either the mask or the wafer; a first diffraction grating group repeated at the same pitch on the other;
forming a diffraction grating composed of a second diffraction grating group whose phase is shifted from the pitch of the diffraction grating group by 1/2 pitch and whose pitch interval is the same as that of the first diffraction grating group;
Coherent light or quasi-monochromatic light is incident on each set consisting of one diffraction grating and each group of diffraction gratings on the other side, and the diffracted light of the same order generated by each set of diffraction gratings is added for each phase and roughly A method of adjusting the gap and positioning between the mask and the wafer by determining the difference between each set of reflected light and the difference between each set of the results of addition processing of the diffracted light.

(作用) (イ)の方式によれば、特開昭60−77423@公報
に記載された位置合わせ方式の利点が得られる他、この
方法によりギャップの影響を緩和することができる。
(Function) According to the method (a), in addition to obtaining the advantages of the positioning method described in Japanese Patent Laid-Open No. 60-77423@, the influence of the gap can be alleviated.

また(口)の方式によれは、ギャップの影響を受ける点
を除き特開昭56−122128号公報に記載された方
式の利点が得られる他、この方法で欠点とされていた検
出精度を向上させ、レジストの影響を解消し、さらにギ
ャップの検出も可能になる。
In addition, the method described in (mouth) has the advantages of the method described in JP-A-56-122128 except that it is affected by gaps, and also improves the detection accuracy, which was considered a drawback with this method. This eliminates the influence of the resist and also makes it possible to detect gaps.

(ハ)の方式によれば特開昭60−77423号公報に
記載された方式の利点と特開昭56−122128号公
報に記載された方式の利点のいずれも得ることができる
。ざらにまた(二)の方式によれば、(ハ)の方式の利
点が得られる他、反射光の各組の差を粗調整に用い、同
次数の回折光の加算処理した各組の結果の差を微調整に
用いることができ、迅速でかつ高精度の位置合わせを行
なうことが可能となる。
According to the method (c), it is possible to obtain both the advantages of the method described in JP-A-60-77423 and the method described in JP-A-56-122128. According to the method (2), in addition to obtaining the advantages of the method (c), the difference between each set of reflected light is used for rough adjustment, and the result of each set obtained by adding the diffracted lights of the same order. The difference can be used for fine adjustment, and it becomes possible to perform quick and highly accurate positioning.

(実施例) 第1図は、本発明に係る位置合わせ方式の一実施例を示
す構成図である。
(Embodiment) FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the alignment method according to the present invention.

第1図において101は、これから焼き付けるパターン
の原版マスク、102はパターンの焼き付けが行なわれ
るウェハを示す。103はマスク上の回折格子のピッチ
であり、P= 3μm程度に設定されている。
In FIG. 1, reference numeral 101 indicates an original mask of a pattern to be printed, and reference numeral 102 indicates a wafer on which the pattern will be printed. 103 is the pitch of the diffraction grating on the mask, and is set to P=about 3 μm.

そしてマスク101上の回折格子104のピッチはウェ
ハ102の回折格子105のピッチと同一ピッチとされ
ている。
The pitch of the diffraction gratings 104 on the mask 101 is the same as the pitch of the diffraction gratings 105 on the wafer 102.

マスク101上の回折格子104は非反射、非透過膜か
らなり、マスク101上部からの入射光線に対して無反
射で、かつ入射光線を透過させないようになっており、
マスク101の回折格子1O4のパターンがない部分が
透過部分となっている。
The diffraction grating 104 on the mask 101 is made of a non-reflective, non-transmissive film, so that it does not reflect the incident light from the upper part of the mask 101 and does not transmit the incident light.
A portion of the mask 101 where there is no pattern of the diffraction grating 1O4 is a transparent portion.

ウェハ102上の回折格子105は無反射膜からなり、
回折格子105のパターンがない部分が反射部分となっ
ている。従ってマスクの上部よりこれらの回折格子を見
た場合、マスク101とウェハ102間の相対位置関係
をずらしていくと位置によりマスク101の回折格子の
パターンがない窓(透過部分)からウェハ102上の反
射部分(明るい部分)と非反射部分(暗い部分)が交互
に観察され、位置合わせがなされた状態ではマスク10
1の回折格子の窓からウェハ102上の反射部分のみが
見えるようにされている。
The diffraction grating 105 on the wafer 102 is made of a non-reflective film,
A portion of the diffraction grating 105 without a pattern is a reflective portion. Therefore, when viewing these diffraction gratings from the top of the mask, as the relative positional relationship between the mask 101 and the wafer 102 is shifted, depending on the position, the diffraction gratings on the wafer 102 can be seen from the window (transparent part) where the diffraction grating of the mask 101 has no pattern. Reflective areas (bright areas) and non-reflective areas (dark areas) are observed alternately, and when aligned, the mask 10
Only the reflected portion on the wafer 102 is visible through the window of the first diffraction grating.

第1図において、106は例えばレーザ発光装置であり
、レーザ光線はビームスプリッタ107で反射され、マ
スク101の上部より垂直に入射するようになっている
In FIG. 1, 106 is a laser emitting device, for example, and the laser beam is reflected by a beam splitter 107 and is made to enter perpendicularly from the upper part of the mask 101.

このレーザ光線により、正反射光(0次光)108がビ
ームスプリッタ107を透過して検出器109で検出さ
れる。また−1次回折光110および+1次回折光11
1はそれぞれ検出器112.113で検出される。検出
器109.112.113の出力は、加鋒器114で加
算され位置合わせ信号として使用される。
Due to this laser beam, specularly reflected light (0th order light) 108 is transmitted through a beam splitter 107 and detected by a detector 109. In addition, −1st order diffracted light 110 and +1st order diffracted light 11
1 are detected by detectors 112 and 113, respectively. The outputs of the detectors 109, 112, and 113 are summed by a stressor 114 and used as a positioning signal.

次に第2図により、各検出器の波形を説明する。Next, the waveforms of each detector will be explained with reference to FIG.

第2図(a)は、検出器109の出力波形W1を示して
おり、第2図(b)は、検出器112と113の出力波
形W2を示している。
FIG. 2(a) shows the output waveform W1 of the detector 109, and FIG. 2(b) shows the output waveform W2 of the detectors 112 and 113.

第2図(b)の波形は第2図(a)の波形と全く同一の
関係になっているが、第2図(a)はレジスト表面での
反射のため常に十電位となっているのに対して、第2図
(b)の場合には正反射光を検出していないため、レジ
スト表面での反射に無関係であり、したがって波形の最
小値は# 011電位となっている。
The waveform in Figure 2(b) has exactly the same relationship as the waveform in Figure 2(a), but in Figure 2(a) it is always at ten potentials due to reflection on the resist surface. On the other hand, in the case of FIG. 2(b), since the specularly reflected light is not detected, it is unrelated to the reflection on the resist surface, and therefore the minimum value of the waveform is the #011 potential.

第2図(C)は、第2図(a)および第2図(b)に示
す波形を加棹器114で加詐した結果の波形W3を示し
ている。
FIG. 2(C) shows a waveform W3 obtained by modifying the waveforms shown in FIGS. 2(a) and 2(b) using the tampering device 114.

ここで第2図(a)が正反射光であるため、波形W1は
マスク101とウェハ102間のギャップの影響を受け
ず、波形W1の撮幅は加算器114で加算するまえにビ
ームスプリッタ107の透過率を変えるかまたは電気的
に減衰させてから加算することが可能であり、正反射光
の加算レベルをウェハ102上のレジストの状態に応じ
て適当なレベルに変更することが可能である。
Here, since FIG. 2(a) is specularly reflected light, the waveform W1 is not affected by the gap between the mask 101 and the wafer 102, and the width of the waveform W1 is determined by the beam splitter 107 before addition by the adder 114. It is possible to add the specularly reflected light after changing its transmittance or electrically attenuating it, and it is possible to change the addition level of the specularly reflected light to an appropriate level depending on the state of the resist on the wafer 102. .

一方、第2図(b)の波形W2はレジストの影響は受け
ないが逆にマスク101とウェハ102間のギャップq
の変動による影響を受は易く、ギャップqが1μm以内
にないと正常の出力波形は得られにくいという欠点があ
る。
On the other hand, the waveform W2 in FIG. 2(b) is not affected by the resist, but on the contrary, the gap q between the mask 101 and the wafer 102
It has the drawback that it is easily affected by fluctuations in , and it is difficult to obtain a normal output waveform unless the gap q is within 1 μm.

従って第2図(b)の波形W2はギャップQにより変動
しても、加算器114にはギャップqと無関係な成分と
して第2図(a)の波形が加算されているため、第2図
(C)の波形W3に対するギャップqの影響は緩和され
る。
Therefore, even if the waveform W2 in FIG. 2(b) changes due to the gap Q, the waveform in FIG. 2(a) is added to the adder 114 as a component unrelated to the gap q, The influence of the gap q on the waveform W3 in C) is alleviated.

またこの実施例では、位置合わせの1つの方法として、
位置合わせ当初の粗調整を正反射光成分を多くし、位置
合わせ終了に近くなった微調整段階では逆に回折成分の
比率を大きくすることによリ、迅速でかつ高精度の位置
合わせを行なうことが可能となる。
In addition, in this embodiment, one method of alignment is as follows:
Rapid and highly accurate positioning is achieved by increasing the specularly reflected light component during rough adjustment at the beginning of positioning, and conversely increasing the ratio of diffraction components at the fine adjustment stage near the end of positioning. becomes possible.

一般に第1図のギャップqとレーザ光線の波長および回
折格子のピッチPとの関係を示す式として(1)式が知
られている。
Equation (1) is generally known as an equation showing the relationship between the gap q in FIG. 1, the wavelength of the laser beam, and the pitch P of the diffraction grating.

q−P2/λ   ・・・・・・・・・(1)この実施
例の場合のギャップqの値とト1e−Neレーザ(波長
0.6328μm)の波長の値とを(1)式に代入する
と、 q−(3μm > 2/ 0.6328μm=14.2
2μmとなり、q=14.22μmで±1次回折光の強
度が最大となることがわかる。
q-P2/λ (1) The value of the gap q in this example and the value of the wavelength of the 1e-Ne laser (wavelength 0.6328 μm) are expressed in equation (1). Substituting, q-(3μm > 2/ 0.6328μm=14.2
2 μm, and it can be seen that the intensity of the ±1st-order diffracted light reaches its maximum at q=14.22 μm.

第3図は、本発明の他の実施例を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention.

第3図のマスク101、つ■ハコ02、回折格子の構造
およびピッチは、第1図に示した実施例と同じであるが
、この実施例ではマスク101上の回折格子104はA
とBの2つの格子群に分割されている。
The structure and pitch of the mask 101, square box 02, and diffraction grating in FIG. 3 are the same as in the embodiment shown in FIG.
It is divided into two lattice groups: and B.

またウェハ102上の回折格子105のピッチもマスク
101の回折格子104のピッチと同一ピッチとされ、
かつウェハ102上の回折格子105もマスク101の
回折格子群A、Bに対応してその配列方向に2組設けら
れている。そしてこれらの回折格子A、Bは、後述する
ように、位置合せされた状態では、回折格子群Aと回折
格子群Bとの対応関係が、互いにで172ピッチずれた
状態となるように形成されている。
Further, the pitch of the diffraction gratings 105 on the wafer 102 is the same as the pitch of the diffraction gratings 104 on the mask 101,
Two sets of diffraction gratings 105 on the wafer 102 are also provided in the arrangement direction corresponding to the diffraction grating groups A and B of the mask 101. As will be described later, these diffraction gratings A and B are formed so that when they are aligned, the correspondence relationship between the diffraction grating group A and the diffraction grating group B is shifted by 172 pitches from each other. ing.

マスク101の上部よりこれら回折格子群A1Bを見た
場合、第4図に示すように、マスク101とウェハ10
2間の位置関係を調整することによりマスク101の格
子の窓(透過部分)Xからウェハ102上の反射部分(
明るい部分)Y+と非反射部分(暗い部分)Y2が観察
されるが、位置合わせされた状態では、回折格子群へと
回折格子群Bでは、反射部分Y1と非反射部分Y2の配
置の状態が逆になっている。
When looking at these diffraction grating groups A1B from above the mask 101, as shown in FIG.
By adjusting the positional relationship between the two, it is possible to move from the window (transmissive part) X of the grating of the mask 101 to the reflective part (
A bright part) Y+ and a non-reflective part (dark part) Y2 are observed, but in the aligned state, the arrangement of the reflective part Y1 and the non-reflective part Y2 in the diffraction grating group B is different. It's the other way around.

すなわち、回折格子群Aにおいて反射部分Y1だけが見
えているときには、回折格子群Bでは非反射部分Y2だ
けが現れ、逆に回折格子群Aにおいて非反則部分Y2だ
けが見えているときには、回折格子群Bでは反射部分Y
1だけが現れるように、回折格子105.106の対応
関係が、回折格子群へと回折格子群Bで172ピッチず
れた状態とされている。
That is, when only the reflective portion Y1 is visible in the diffraction grating group A, only the non-reflective portion Y2 appears in the diffraction grating group B, and conversely, when only the non-reflective portion Y2 is visible in the diffraction grating group A, the diffraction grating In group B, the reflective part Y
The correspondence between the diffraction gratings 105 and 106 is shifted by 172 pitches in the diffraction grating group B so that only 1 appears.

第3図において、レーザ発光装置106から発射された
レーザ光線はビームスプリッタ107aおよび107b
で反射され、マスク101上部より垂直に入射する。
In FIG. 3, the laser beam emitted from the laser emitting device 106 is transmitted to beam splitters 107a and 107b.
, and enters vertically from the upper part of the mask 101 .

このレーザ光線により、正反射光108a、108bが
ビームスプリッタ107a、107bをそれぞれ透過し
て検出器109a、109bで検出される。また−1次
回折光110a、110bおよび+1次回折光111a
、111bはそれぞれ検出器112a、112b、11
3a、113bに検出される。これらの検出器の出力は
、回折格子群Aの109a、112a1113aの出力
が加算器114aで加算され、回折格子群B部の109
b1112b、113bの出力が加算器114bで加算
される。そして加算器114aと加粋器114bの出力
は減算器115で減算され位置合わせ信号として使用さ
れる。
This laser beam causes specularly reflected lights 108a and 108b to be transmitted through beam splitters 107a and 107b, respectively, and detected by detectors 109a and 109b. In addition, −1st-order diffracted light 110a, 110b and +1st-order diffracted light 111a
, 111b are the detectors 112a, 112b, 11, respectively.
3a and 113b. The outputs of these detectors are obtained by adding the outputs of 109a, 112a and 1113a of diffraction grating group A in an adder 114a, and the outputs of 109a and 112a of diffraction grating group B are
The outputs of b1112b and b113b are added by an adder 114b. The outputs of the adder 114a and the adder 114b are subtracted by a subtracter 115 and used as a positioning signal.

次に第5図により、各検出器の波形を説明する。Next, the waveforms of each detector will be explained with reference to FIG.

第5図(a>は、検出器109aの出力波形W1aと、
検出器109bの出力波形W1bを示すものである。第
5図(a)に示すように出力波形W1aとW’lbは位
相が1/2ピッチずれた波形になっており、ウェハ10
2の回折格子位置を移動した場合の出力波形W1aとW
lbの増減方向は全く逆になっている。
FIG. 5 (a> is the output waveform W1a of the detector 109a,
It shows the output waveform W1b of the detector 109b. As shown in FIG. 5(a), the output waveforms W1a and W'lb have a phase shift of 1/2 pitch, and the wafer 10
Output waveforms W1a and W when the diffraction grating position of 2 is moved
The direction of increase/decrease in lb is completely opposite.

第5図(b)は、検出器112aと113a(7)出力
波形W2aと、検出器112bと1’13b(7)出力
波形W2bを示すものである。
FIG. 5(b) shows the output waveform W2a of the detectors 112a and 113a (7) and the output waveform W2b of the detectors 112b and 1'13b (7).

第5図(b)の波形は第5図(a)の波形と全く同一の
関係になっているが、第5図(b)の場合には正反射光
を検出していないため、レジスト表面での反射に無関係
であり、波形の最小値は“0パ電位となっている。
The waveform in FIG. 5(b) has exactly the same relationship as the waveform in FIG. 5(a), but in the case of FIG. 5(b), the specularly reflected light is not detected, so the resist surface The minimum value of the waveform is the "0" potential.

第5図(C)は、第5図(a)および第5図(b)に示
す実線波形(回折格子群Aの各出力)を加算器114a
で加算し、第5図(a)および第5図(b)に示す破線
波形(回折格子群Bの各出力)を加算器114bで加算
した結果を、さらに減算器115により加算器114a
の出力から加算器114bの出力を減算した結果の波形
W3abを示すものである。
FIG. 5(C) shows how the solid line waveforms (each output of the diffraction grating group A) shown in FIGS. 5(a) and 5(b) are transferred to the adder 114a.
and the broken line waveforms (each output of the diffraction grating group B) shown in FIGS. 5(a) and 5(b) are added by the adder 114b.
The waveform W3ab is the result of subtracting the output of the adder 114b from the output of the adder 114b.

第5図(C)に示すように、減算器115の出力は十V
と一■の間を変化する波形となっていて、位置合わせ点
を電位“Ot+に設定することができる。
As shown in FIG. 5(C), the output of the subtracter 115 is 10 V.
The positioning point can be set at the potential "Ot+".

この実施例では電位“O″で位置合わせが行なわれるた
め、第5図(a)と(b>の波形の振幅が変動しても電
位it 01LIの位置は影響を受けることはなく、従
ってこの実施例においては、S/N比が大幅に向上して
いる。
In this embodiment, alignment is performed at the potential "O", so even if the amplitude of the waveforms shown in FIGS. In the example, the S/N ratio is significantly improved.

また第5図(a)の波形は正[=l先のものであるため
、マスク101とウェハ102間のギャップqの影響を
受けず、波形W1aとWlbの振幅は加算器114aお
よび114bで加算するまえにビームスプリッタ107
aおよび107bの透過率を変えるか、または電気的に
減衰させてから加算することが可能であり、正反射光の
加算レベルをウェハ102上のレジストの状態に応じて
変更ることか可能である。
Furthermore, since the waveform in FIG. 5(a) is positive [=l ahead, it is not affected by the gap q between the mask 101 and the wafer 102, and the amplitudes of the waveforms W1a and Wlb are added by adders 114a and 114b. Beam splitter 107 before
It is possible to change the transmittances of a and 107b or to add them after electrically attenuating them, and it is also possible to change the addition level of specularly reflected light depending on the state of the resist on the wafer 102. .

第5図(b)の波形W2a、W2bはレジストの影響は
受けないが、逆にマスク101とウェハ102間のギャ
ップqの変動を受は易く、ギャップΩが1μm以内にな
いと正常の出力波形は得られにくいという欠点がある。
The waveforms W2a and W2b in FIG. 5(b) are not affected by the resist, but are easily affected by fluctuations in the gap q between the mask 101 and the wafer 102, and if the gap Ω is not within 1 μm, the output waveforms are normal. The disadvantage is that it is difficult to obtain.

このため第3図(b)の波形はギャップqにより変動す
るが、加算器114aおよび114bにはギャップΩに
無関係な成分として第3図(a)の正反射による波形を
加算しているため、ギャップqの影響は緩和される。ま
た第3図(C)で電位“0″で位置合わせの検出を行な
うことによってもギャップの影響は除くことができる。
Therefore, the waveform in FIG. 3(b) varies depending on the gap q, but since the adders 114a and 114b add the waveform due to regular reflection in FIG. 3(a) as a component unrelated to the gap Ω, The effect of gap q is alleviated. Furthermore, the influence of the gap can also be eliminated by detecting alignment at the potential "0" in FIG. 3(C).

この実施例でも、第1図に示した実施例と同様に、位置
合わせ当初の粗調整を正反射光成分を多くし、位置合わ
せ終了に近くなった微調整段階では逆に回折成分の比率
を多くしていって迅速でか 25 一 つ高精度の位置合わせを行なうことが可能である。
In this embodiment, as in the embodiment shown in Fig. 1, the rough adjustment at the beginning of alignment increases the specularly reflected light component, and in the fine adjustment stage near the end of alignment, the ratio of the diffraction component is conversely increased. In most cases, it is possible to perform quick and highly accurate positioning.

さらに、第1図の実施例で説明したように、ト1e−N
eレーザ(波長0.6328 a m )を用いた場合
、Q=14.2’2μmで±1次回折光の強度が最大と
なる。
Furthermore, as explained in the embodiment of FIG.
When an e-laser (wavelength: 0.6328 am) is used, the intensity of the ±1st-order diffracted light reaches its maximum at Q=14.2'2 μm.

第6図は本発明のさらに他の実施例の構成を示す図であ
る。なお以下の実施例の説明では、第3図と同一部分に
同一符号を付して重複する説明を省略する。
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of still another embodiment of the present invention. In the following description of the embodiment, the same parts as in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

この実施例は、検出器109aおよび109bを省略し
た点を除いて第3図示した実施例と同じ構成である。し
たがってこの実施例ではマスク101とウェハ102の
ギャップ調整および位置合わせが、±1次回折光110
a、111a、11ob、111bのみで行なわれる。
This embodiment has the same configuration as the embodiment shown in Figure 3 except that the detectors 109a and 109b are omitted. Therefore, in this embodiment, the gap adjustment and alignment between the mask 101 and the wafer 102 are performed using the ±1st-order diffracted light 110.
This is performed only in a, 111a, 11ob, and 111b.

この実施例でも、“O″電位検出して位置合わせを行っ
ているので、S/N比が良く、しかも従来方式に比べて
ギャップによる影響も少ないという利点がある。
In this embodiment as well, positioning is performed by detecting the "O" potential, so there is an advantage that the S/N ratio is good and there is less influence from gaps than in the conventional method.

第7図は本発明のざらに他の実施例の構成を示す図であ
る。この実施例では、検出器109aと109bの出力
を減算器116aで減算し、また±1次回折光11a、
111aおよび110b。
FIG. 7 is a diagram roughly showing the configuration of another embodiment of the present invention. In this embodiment, the outputs of the detectors 109a and 109b are subtracted by a subtractor 116a, and the ±1st order diffracted light 11a,
111a and 110b.

111bのみをそれぞれ加粋した加輝器114a。Brighteners 114a are each added with only 111b.

114bの出力を減算器116bで減算して、正反射光
の検出および演算と±1次回折光の検出および演篩とを
別々に行なわせて、正反射光の演緯結果を粗調整用に使
用し、±1次回折光の演騨結果を微調整用に使用するよ
うに構成されている。
The output of 114b is subtracted by a subtracter 116b, the detection and calculation of specular reflection light and the detection and calculation of ±1st-order diffracted light are performed separately, and the calculation result of specular reflection light is used for rough adjustment. However, it is configured to use the derivation results of the ±1st-order diffracted light for fine adjustment.

この実施例は、第3図に示した方式の利点を備えている
他、位置合わせ当初の粗調整を正反射光成分を多くし、
位置合わせ終了に近くなった微調整段階では逆に回折成
分の比率を大きくしていって迅速でかつ高精度の位置合
わせを行なうことが可能となる。
In addition to having the advantages of the method shown in FIG. 3, this embodiment increases the specularly reflected light component in the rough adjustment at the beginning of alignment, and
In the fine adjustment stage near the end of alignment, on the contrary, the ratio of the diffraction component is increased, making it possible to perform rapid and highly accurate alignment.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明においてはマスク面に垂直
に入射した検出光の正反射光がギャップの影響を受けな
い半面、レジストの影響を受ける性質と、回折光がレジ
ストの影響を受けず高い検出精度を期待できるが逆にマ
スクとウェハ間のギャップの変動の影響を受は易いとい
う性質とを利用し、かつ回折格子の分割による“0″電
位検出技術を組合わせて用いたのでその実施態様に応じ
て次のような効果を1qることができる。
(Effects of the Invention) As explained above, in the present invention, while the regularly reflected light of the detection light incident perpendicularly to the mask surface is not affected by the gap, it is affected by the resist, and the diffracted light is affected by the resist. Although high detection accuracy can be expected without being affected by this, it is easy to be affected by fluctuations in the gap between the mask and wafer, and this is combined with "0" potential detection technology by dividing the diffraction grating. Since it is used, the following effects can be achieved depending on the implementation.

(1)検出精度が良好で、±0.01μm程度まで期待
できる。
(1) Detection accuracy is good and can be expected to be around ±0.01 μm.

(2)レジストの影響を受けにくい。(2) Less affected by resist.

(3)マスクとウェハ間のギャップの検出を行うことが
できる。
(3) The gap between the mask and the wafer can be detected.

(4)検出信号のS/N比が良好であり、マスクやウェ
ハあるいは入射光の強弱の影響を受けにくい。
(4) The S/N ratio of the detection signal is good and is not easily affected by the mask, wafer, or intensity of incident light.

(5)ギャップの影響を受けることなく水平方向の位置
合わせを独立して行うことができる。
(5) Horizontal alignment can be performed independently without being affected by gaps.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図(a)、(
b)、(C)は第1図に示した各検出器で検出される波
形を示した波形図、第3図は本発明の他の実施例を示す
構成図、第4図はこの実施例においてマスクおよびウェ
ハに形成された同折格子の位置合わせが行われた状態を
示す平面図、第5図(a)、(b)、(C)は第3図に
示した実施例の各検出器で検出される波形を示した波形
図、第6図および第7図はそれぞれ本発明のさらに他の
実施例の構成図、第8図従来の回折格子を用いた位置合
わせ方式の構成図、第9図は他の従来の位置合わせ方式
の構成図、第10図は本発明にも適用されるマスクとウ
ェハの位置合せ方式の構成図、第11図は従来の繰返し
パターンの一例を示す図、第12図は(a)、(b)は
第10図に示した実施例の各検出器で検出される波形を
示した波形図である。 101・・・・・・・・・・・・マスク102・・・・
・・・・・・・・ウェハ103・・・・・・・・・・・
・回折格子のピッチ104.105・・・・・・・・・
・・・回折格子106・・・・・・・・・・・・レーザ
発光装置107.107a、107b ・・・・・・・・・・・・ビームスプリッタ108.1
08a、108b ・・・・・・・・・・・・正反射光(0次光)109.
109a、109b、112.112a、112b、1
13.113a。 113b・・・・・・・・・・・・検出器110.11
0a、110b ・・・・・・・・・・・・−1次回折光111.111
a、111b ・・・・・・・・・・・・+1次回折光114.114
a、114b 加輝器 WLW2、W3、Wla、Wl b。 W2a、W2b、W3ab。 ・・・・・・・・・・・・出力波形 115・・・・・・・・・・・・・・・減算器出願人 
  東京エレクトロン株式会社代理人弁理士  須 山
 佐 − 8ト旭@& 第10図 第12図 第11図
Figure 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, Figures 2 (a), (
b) and (C) are waveform diagrams showing waveforms detected by each detector shown in Fig. 1, Fig. 3 is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention, and Fig. 4 is this embodiment. 5A, 5B, and 5C are plan views showing the alignment of the orthogonal gratings formed on the mask and the wafer in FIG. FIG. 6 and FIG. 7 are respectively diagrams showing the configuration of further embodiments of the present invention, and FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional positioning method using a diffraction grating. FIG. 9 is a block diagram of another conventional alignment method, FIG. 10 is a block diagram of a mask and wafer alignment method which is also applied to the present invention, and FIG. 11 is a diagram showing an example of a conventional repeating pattern. , FIGS. 12(a) and 12(b) are waveform diagrams showing waveforms detected by each detector of the embodiment shown in FIG. 10. 101・・・・・・・・・Mask 102・・・・・・
...Wafer 103...
・Diffraction grating pitch 104.105...
. . . Diffraction grating 106 . . . Laser emitting device 107.107a, 107b . . . Beam splitter 108.1
08a, 108b ...... Specular reflected light (0th order light) 109.
109a, 109b, 112.112a, 112b, 1
13.113a. 113b......Detector 110.11
0a, 110b ...... - 1st order diffracted light 111.111
a, 111b ・・・・・・・・・・・・+1st order diffracted light 114.114
a, 114b Brighteners WLW2, W3, Wla, Wl b. W2a, W2b, W3ab.・・・・・・・・・・・・Output waveform 115・・・・・・・・・・・・・・・Subtractor applicant
Satoshi Suyama, Patent Attorney, Tokyo Electron Co., Ltd. - 8 To Asahi@& Figure 10 Figure 12 Figure 11

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)マスク上に設けた回折格子と、ウェハ上に設けた
回折格子を一定のギャップをおいて重ね、これらの回折
格子にコヒーレント光もしくは準単色光を入射し前記各
組の回折格子群によって生じた反射光または回折光の強
度の変化によってマスクとウェハの相対変位を検出して
位置合わせする位置合わせ方式において、反射光と同次
数の回折光とを加算処理し、この加算値の変化によつて
マスクとウェハ間のギャップ調整および位置合わせを行
うことを特徴とする二重回折格子による位置合わせ方式
(1) A diffraction grating provided on a mask and a diffraction grating provided on a wafer are overlapped with a certain gap, and coherent light or quasi-monochromatic light is incident on these diffraction gratings, and each set of diffraction gratings In the alignment method, which detects the relative displacement of the mask and wafer and aligns them based on changes in the intensity of the reflected light or diffracted light, the reflected light and the diffracted light of the same order are added together, and the change in the added value is Therefore, this is an alignment method using a double diffraction grating, which is characterized by performing gap adjustment and alignment between the mask and the wafer.
(2)反射光の強度が、適度に減衰されて加算されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の二重回折格
子による位置合わせ方式。
(2) The positioning method using a double diffraction grating according to claim 1, wherein the intensity of the reflected light is appropriately attenuated and added.
(3)マスク上に設けた第1と第2の回折格子と、ウェ
ハ上に設けた第3と第4の回折格子を一定のギャップを
おいて重ね、これら第1ないし第4の各回折格子にコヒ
ーレント光もしくは準単色光を入射し前記各組の回折格
子群によって生じた反射光または回折光の強度の変化に
よってマスクとウェハの相対変位を検出して位置合わせ
する位置合わせ方式において、前記第1の回折格子と第
3の回折格子の組の対応関係と、前記第2の回折格子と
第4の回折格子の組の対応関係とを、互いにほぼ1/2
ピッチずれた位置関係とし、かつ同次数の回折光をそれ
ぞれの組単位に加算処理し、さらに前記回折光の加算処
理した結果の各組の差を求めてマスクとウェハ間のギャ
ップ調整および位置合わせを行うことを特徴とする二重
回折格子による位置合わせ方式。
(3) The first and second diffraction gratings provided on the mask and the third and fourth diffraction gratings provided on the wafer are overlapped with a certain gap, and each of these first to fourth diffraction gratings In the alignment method, the relative displacement of the mask and the wafer is detected and aligned based on a change in the intensity of reflected light or diffracted light generated by each of the sets of diffraction gratings by inputting coherent light or quasi-monochromatic light to the grating group. The correspondence relationship between the first diffraction grating and the third diffraction grating set and the correspondence relationship between the second diffraction grating and the fourth diffraction grating set are approximately 1/2 of each other.
Gap adjustment and alignment between the mask and wafer are performed by adding the diffracted lights of the same order to each set with a pitch-shifted positional relationship, and determining the difference between each set of the results of the addition process of the diffracted lights. An alignment method using a double diffraction grating that is characterized by performing the following.
(4)マスク上に設けた第1と第2の回折格子と、ウェ
ハ上に設けた第3と第4の回折格子を一定のギャップを
おいて重ね、これら第1ないし第4の各回折格子にコヒ
ーレント光もしくは準単色光を入射し前記各組の回折格
子群によって生じた反射光または回折光の強度の変化に
よってマスクとウェハの相対変位を検出して位置合わせ
する位置合わせ方式において、前記第1の回折格子と第
3の回折格子の組の対応関係と、前記第2の回折格子と
第4の回折格子の組の対応関係とを、互いにほぼ1/2
ピッチずれた位置関係とし、かつ反射光と同次数の回折
光をそれぞれの組単位に加算処理し、さらに前記加算処
理した結果の各組の差を求めてマスクとウェハ間のギャ
ップ調整および位置合わせを行うことを特徴とする二重
回折格子による位置合わせ方式。
(4) The first and second diffraction gratings provided on the mask and the third and fourth diffraction gratings provided on the wafer are overlapped with a certain gap between each of these first to fourth diffraction gratings. In the alignment method, the relative displacement of the mask and the wafer is detected and aligned based on a change in the intensity of reflected light or diffracted light generated by each of the sets of diffraction gratings by inputting coherent light or quasi-monochromatic light to the grating group. The correspondence relationship between the first diffraction grating and the third diffraction grating set and the correspondence relationship between the second diffraction grating and the fourth diffraction grating set are approximately 1/2 of each other.
Addition processing is performed for each set of diffracted light of the same order as the reflected light with a positional relationship with a pitch shift, and the difference between each set of the results of the addition processing is determined to adjust the gap and position between the mask and the wafer. An alignment method using a double diffraction grating that is characterized by performing the following.
(5)反射光の強度が適度に減衰されて加算されること
を特徴とする特許請求の範囲第4項記載の二重回折格子
による位置合わせ方式。
(5) The positioning method using a double diffraction grating according to claim 4, wherein the intensity of the reflected light is appropriately attenuated and added.
(6)マスク上に設けた第1と第2の回折格子と、ウェ
ハ上に設けた第3と第4の回折格子を一定のギャップを
おいて重ね、これら第1ないし第4の各回折格子にコヒ
ーレント光もしくは準単色光を入射し前記各組の回折格
子群によつて生じた反射光または回折光の強度の変化に
よつてマスクとウェハの相対変位を検出して位置合わせ
する位置合わせ方式において、前記第1の回折格子と第
3の回折格子の組の対応関係と、前記第2の回折格子と
第4の回折格子の組の対応関係とを、互いにほぼ1/2
ピッチずれた位置関係とし、かつ同次数の回折光をそれ
ぞれの組単位に加算処理し、さらに反射光の各組の差と
前記回折光の加算処理した結果の各組の差を求めてマス
クとウェハ間のギャップ調整および位置合わせを行うこ
とを特徴とする二重回折格子による位置合わせ方式。
(6) The first and second diffraction gratings provided on the mask and the third and fourth diffraction gratings provided on the wafer are overlapped with a certain gap between each of these first to fourth diffraction gratings. A positioning method in which coherent light or quasi-monochromatic light is incident on the wafer, and the relative displacement of the mask and wafer is detected and aligned based on changes in the intensity of the reflected light or diffracted light generated by each set of diffraction gratings. In the above, the correspondence relationship between the first diffraction grating and the third diffraction grating set and the correspondence relationship between the second diffraction grating and the fourth diffraction grating set are approximately 1/2 of each other.
The positional relationship is shifted by the pitch, and the diffracted lights of the same order are added for each set, and the difference between each set of reflected light and the difference between each set of the results of the addition processing of the diffracted lights are calculated to form a mask. An alignment method using a double diffraction grating that is characterized by adjusting the gap between wafers and aligning them.
(7)反射光の各組の差を粗調整に用い、同次数の回折
光の加算処理した各組の結果の差を微調整に用いること
を特徴とする特許請求の範囲第6項記載の二重回折格子
による位置合わせ方式。
(7) The difference between each set of reflected light is used for rough adjustment, and the difference between the results of each set of addition processed diffracted lights of the same order is used for fine adjustment. Alignment method using double diffraction grating.
JP61032378A 1986-02-17 1986-02-17 Alignment system by means of double diffraction grating Granted JPS62190725A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61032378A JPS62190725A (en) 1986-02-17 1986-02-17 Alignment system by means of double diffraction grating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61032378A JPS62190725A (en) 1986-02-17 1986-02-17 Alignment system by means of double diffraction grating

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62190725A true JPS62190725A (en) 1987-08-20
JPH038097B2 JPH038097B2 (en) 1991-02-05

Family

ID=12357288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61032378A Granted JPS62190725A (en) 1986-02-17 1986-02-17 Alignment system by means of double diffraction grating

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62190725A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007180548A (en) * 2005-12-27 2007-07-12 Asml Netherlands Bv Pattern alignment method and lithography apparatus
JP2010067969A (en) * 2008-09-11 2010-03-25 Asml Netherlands Bv Imprint lithography
JP2010183075A (en) * 2009-02-04 2010-08-19 Asml Netherlands Bv Imprint lithography
JP2011029538A (en) * 2009-07-29 2011-02-10 Toshiba Corp Method of manufacturing semiconductor device
JP2011155302A (en) * 2003-02-22 2011-08-11 Kla-Tencor Corp Apparatus and method for detecting overlay error using scatterometry

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56122128A (en) * 1980-02-29 1981-09-25 Telmec Co Ltd Positioning system for printing device of semiconductor or the like
JPS5975628A (en) * 1982-10-25 1984-04-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Positioning method by double diffraction grating
JPS60143632A (en) * 1983-12-19 1985-07-29 Yokogawa Hewlett Packard Ltd Alignment device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56122128A (en) * 1980-02-29 1981-09-25 Telmec Co Ltd Positioning system for printing device of semiconductor or the like
JPS5975628A (en) * 1982-10-25 1984-04-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Positioning method by double diffraction grating
JPS60143632A (en) * 1983-12-19 1985-07-29 Yokogawa Hewlett Packard Ltd Alignment device

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011155302A (en) * 2003-02-22 2011-08-11 Kla-Tencor Corp Apparatus and method for detecting overlay error using scatterometry
JP2012032408A (en) * 2003-02-22 2012-02-16 Kla-Encor Corp Device and method for detecting overlay error using scattering measurement
JP2012089896A (en) * 2003-02-22 2012-05-10 Kla-Encor Corp Apparatus and methods for detecting overlay errors using scatterometry
JP2014042069A (en) * 2003-02-22 2014-03-06 Kla-Encor Corp Apparatus and methods for detecting overlay errors using scatterometry
JP2016106269A (en) * 2003-02-22 2016-06-16 ケーエルエー−テンカー コーポレイション Apparatus and method for detecting overlay error by use of scatterometry
JP2007180548A (en) * 2005-12-27 2007-07-12 Asml Netherlands Bv Pattern alignment method and lithography apparatus
JP4543026B2 (en) * 2005-12-27 2010-09-15 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. Pattern alignment method and lithographic apparatus
JP2010067969A (en) * 2008-09-11 2010-03-25 Asml Netherlands Bv Imprint lithography
US8319968B2 (en) 2008-09-11 2012-11-27 Asml Netherlands B.V. Imprint lithography
JP2010183075A (en) * 2009-02-04 2010-08-19 Asml Netherlands Bv Imprint lithography
US8248608B2 (en) 2009-02-04 2012-08-21 Asml Netherlands B.V. Imprint lithography
JP2011029538A (en) * 2009-07-29 2011-02-10 Toshiba Corp Method of manufacturing semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH038097B2 (en) 1991-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1093297A (en) Plate aligning
US4656347A (en) Diffraction grating position adjuster using a grating and a reflector
JP3364382B2 (en) Sample surface position measuring device and measuring method
EP0534757A1 (en) Method and device for measuring displacement
JP3244769B2 (en) Measuring method and measuring device
JPH03216519A (en) Displacement detector
JP3713354B2 (en) Position measuring device
JPS62190725A (en) Alignment system by means of double diffraction grating
JP3382389B2 (en) Position shift detecting method and position shift detecting apparatus using the same
JPH01107102A (en) Optical automatic positioning apparatus
JP3270206B2 (en) Position shift and gap detection method
JPH02133913A (en) Alignment apparatus
JP2931082B2 (en) Method and apparatus for measuring small displacement
JPH06207808A (en) Optical heterodyne interference measuring apparatus
JPH02188907A (en) Face-position detection apparatus
JPH0441485B2 (en)
JP2003035570A (en) Diffraction interference type linear scale
JP3713355B2 (en) Position measuring device
JP2837532B2 (en) Method and apparatus for measuring small displacement
JPS60173837A (en) Controlling method of positioning of gap by combination diffraction grating
JPH0582729B2 (en)
JP4052691B2 (en) Charged particle beam equipment
JPS63298102A (en) Position aligning method
JPS62190726A (en) Alignment system
JPH02222520A (en) Alignment device for light exposing apparatus